Đồ án thiết kế môn học Bê Tông Cốt Thép I - GVHD Phạm Tiến Cường
Trang 1CHƯƠNG I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
1 Sơ đồ mặt bằng kết cấu.
Trang 2- Thép CII
+ R =R = 280 Mpas sc
+ + Rsw = 225 MPa+ E = 21.10s 4 Mpa+ R = 0.623+R= 0.429
3 Tải trọng.
* Tĩnh tải:
- Tải trọng bản thân bản
Lớp vật liệu ( Bề dày
-mm)
KL riêng ( KN / m3) HS vượt tải
Trang 3CHƯƠNG II LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ
1 Chọn chiều dày bản.
Xét tỉ số 2
1
l 5830
2.2 2
l 2650 nên xem bản làm việc theo một phương
Chiều dày bản: hb 1 lt
m
Trong đó:
- m = (30:35)
- lt = 2650 mm Chiều dài tính toán (Chiều dài nguyên thủy)
hb = 2650/30 = 88.33 mm
Chọn h b = 100 mm
Chọn các lớp vật liệu trong bản
- Lớp gạch lót dày 12 mm
- Lớp Vữa lót trên dày 15 mm
- Bản BTCT dày 100 mm
- Lớp vữa trát dưới dày 10 mm
2 Chọn kích thước dầm phụ.
Chiều cao: hdp 1 lt
m
Trong đó:
Trang 4CHƯƠNG III TÍNH TOÁN BẢN SÀN
1 Xác định sơ đồ tính.
Hình 3.1 Sơ đồ tính bản sàn
- Sơ đồ tính như dầm liên tục (Siêu tĩnh) Tính theo sơ đồ dẻo
- Lấy dải bản rộng b = 1 m để tính toán
- Chiều dài nhịp giữa: l = lo = l1 – bdp = 2650-200 = 2450 mm
- Chiều dài nhịp biên : lb = l1 – 1.5bdp = 2650.1.5*200 = 2350 mm
2 Tải trọng tác dụng.
3 Tính nội lực bản sàn.
- Xét tỉ số l kb 2450 2350
Trang 5Hình 3.2 Biểu đồ momen bản sàn.
4 Tính toán cốt thép.
- Xem bản làm việc như cấu kiện chịu uốn tiết diện chử nhật hxb = 0.1x1 m
- Thép được dùng là thép CI
Trang 6Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
b
s
RR
S
RR
Vì Rnên max
Thép sử dụng là thép CI 8 có fa =0.503 cm2
Tính khoảng cách giữa các thanh thép:
4 3 s
Vậy trong 1m có 10 8 có fa =5.03 cm2
b) Tính cốt thép cho momen dương các nhịp gữa và các gối giữa.
S
RR
Vì Rnên max
Thép sử dụng là thép CI 8 có fa =0.503 cm2
Tính khoảng cách giữa các thanh thép:
4 3 s
Trang 7c) Chọn thép cấu tạo và tính toán bố trí thép trong bản sàn.
Lựa chọn cách bố trí theo sơ đồ sau:
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thép trong bản
Xét p 8 0.257 3
g 3.554
Chọn: v = 0.25
* Tính toán,chọn chiều dài các thanh thép
- Tính chiều dài các thanh thép:
Thanh số (1):
= l2 – abv = 2650-20 = 2630 mm
Chiều dài các đoạn móc neo lấy bằng 8d chọn bằng 70 mm
Tính toán và chọn thép cấu tạo được bố trí như sau:
Hình 3.5 Bố trí thép trong bản
Chọn cốt thép phân bố 6 a 250
Chọn thép bố trí cho momen âm xuất hiện tại đầu tường và trên dầm chính
Trang 8d) Kiểm tra khả năng chịu lực cắt.
Tính toán lực cắt theo: (2.8[1])
5 1
m KN
Trang 9CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN DẦM PHỤ
1 Sơ đồ tính toán.
Hình 4.1 Sơ đồ tính toán dầm phụ
- Sơ đồ tính như dầm liên tục (Siêu tĩnh) Tính theo sơ đồ dẻo
- Chiều dài nhịp giữa: l = lo = l1 – bdp = 5830 - 300 = 5530 mm
- Chiều dài nhịp biên : lb = l1 – 1.5bdp = 5830 - 1.5*300 = 5380 mm
- Độ chênh lệch giữa 2 nhịp: 0 9 % 10 %
5530
5380 5530
2 Tải trọng tác dụng.
Cắt bản có bề rộng bằng l1 = 2650 để tính toán Sao cho trục của mặt cắt trùng với trục của dầm trục
a) Hoạt tải.
m / KN 44 25 2 1
* 2650
* 8 n l p
b) Tĩnh tải.(g d )
- Tỉnh tải do bản thân bản sàn: g bs 3 554 KN / m 2
- Xét trên bản được cắt để tính toán g1 3 544 * 2 65 9 39 KN / m
- Tỉnh tải do bản thân dầm phụ
g
* Tải trọng tính toán
m / KN 4816 36 0416 11 44 25 g
p
Chọn qdp 36 5 ( KN / m ) để tính toán
3 Tính nội lực, biểu đồ bao monen.
Do lực tác dụng và kết cấu đối xứng nên ta tính cho ½ dầm
Tính toán theo sơ đồ dẻo nên dùng công thức và sơ đồ lập sẳn
2
dp l q
M
: tra bảng phụ lục [1]
Trang 10Hình 4.2 Sơ đồ tính toán biểu đồ bao cho ½ dầm phụ
a) Tính toán với nhánh M max của biểu đồ bao.
346,97,87*
0.0650.0900.0910.0750.0200.0180.0580.062
68.6705995.0823596.1388279.235321.12941
20.0916564.7397769.20458
Bảng 4.1 Bảng tính kết quả Mmax
b Tính toán với nhánh M min của biểu đồ bao.
11
44 25
-0.0715-0.033-0.01
-79.8085-36.8347-11.162Bảng 4.2 Kết quả tính toán Mmin.Tính toán các giá trị khác:
Hệ số k tra được k = 0.26
0.15 lb = 0.15*5380 = 870 mm
1/5 lb = 5380/5 = 1076 mm
1/5l = 5530/5 = 1106 mm
Trang 110.15l = 0.15*5530 =829.5
k.lb = 0.26*5380 = 1398 mm
0.425lb = 0.425*5380 = 2286 mm
Từ các kết quả tính toán trên ta vẽ biểu đồ bao momen sau:
Hình 4.3 ½ biểu đồ bao momen dầm phụ
4 Tính và vẽ biểu đồ bao lực cắt dầm phụ.
Ta chỉ tính cho ½ dầm rối lấy phản xứng qua trục thẳng đứng đi qua trung điểm của dầm
Q1 = 0.4qd.lb = 0.4*36.5*5.380 = 78.54 KN
Qmin = 0.35 qd.lb = 0.35*36.5*5.380 = 68.7 KN
Q2T = -0.6qd.lb = 0.6*36.5*5.380 = -117.8 KN
Q2P = 0.5qd.lb = 0.5*36.5*5.530 = 100.9 KN
Hình 4.4 Biểu đồ bao lực cắt dầm phụ
5 Tính cốt thép dọc.
Trang 12.035.0
*2.0
*11500
8.79h
.b.R
M
R 2
2 0 b
341 0 283 0
* 2 1 1 2
b
280000
35.0
*2.0
*11500
*341.0R
h.b.R
*2.0
000902
0h.b
Ao
S
RR
Vì Rnên max
b) Tính cho momen dương
Tính như tiết diện chữ T (Vì vùng chữ T chịu nén)
hf 9
m 84 0 )
3 0 38
5 ( 6 )
3 0 l
( 6
m 225
1 )
2 0 65
2 ( 2 )
2 0 l
( 2
1.035.0(1.0
*88.111500)
2
hh(h.b.RMc
' f o
' f
' f'
Tất cả các momen trên dầm đều nhỏ hơn Mc
Kết luận trục trung hòa đi qua cánh
Tính toán như tiết diện chữ nhật có kích thước (bf’.h)=(1880x400) mm
Tính cho nhịp biên Mb = 96 KNm
Giả thiết a0 = 50 mm
h0 = h – a0 = 400-50 = 350 mm
429.00.03624762
35.0
*88.1
*11500
96h
.b.R
M
R 2
2 0 b
0369 0 03624762
* 2 1 1 2
b
280000
35.0
*88.1
*11500
*0368.0R
h.b.R
Kiểm tra hàm lượng cốt thép:
Trang 13s
RR
*88.1
000994
0h.b
Ao
S
RR
Vì Rnên max
Tính cho nhịp giữa Mb = 69 KNm
Giả thiết a0 = 50 mm
h0 = h – a0 = 400-50 = 350 mm
429.0.026052531
035.0
*88.111500
69h
.b.R
M
R 2
2 0 b
0264 0 26052531
* 2 1 1 2
b
280000
35.0
*88.111500
*0264.0R
h.b.R
*88.1
0.00071h
.b
Ao
S
RR
Vì Rnên max
Vị trí DT cốt thép (cm 2 ) a o
(mm)
Bảng 4.2 Kết quả tính toán cốt thép dầm phụ
Trang 146 Bố trí thép dọc cho các mặt cắt
- Mặt cắt giữa dầm biên
Hình 4.5 Bố trí thép giữa dầm biên
Chọn abv = 20 mm
Khoảng cách giứa 2 lớp thép v = 30 mm
Trong tâm cốt thép: a = 20+8+ ( 30 8 8 ) 43 33 a 0
- Mặt cắt tại gối
Hình 4.6 Bố trí thép mặt cắt gối
Các thông số giống như trên
- Mặt cắt giữa dầm giữa
Hình 4.7 Bố trí thép mặt cắt giữa dậm giữa
Trang 15Các thông số khác tương tự trên.
a = 20+9 = 29
h0 = 400 – 29 = 371 mm
7 Tính toán điểm cắt lý thuyết cho thép chịu momen âm (tại gối)
Hình 4.8 Biểu đồ bao momen âm tại gối và lân cận
* Tính điểm cắt bên trái gối
- ta có xo = 1398 mm
053.10
8.0421
(1398)
A
A1(xZ
s
sk 0
8 79 x
M M
p 16
053.10
021.41(3555)
A
A1(xZ
s
sk 0
8 Tính toán, vẽ hình bao vật liệu dầm phụ
Hình bao vật liệu là biểu đồ thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu
Công thức tính khã năng chịu lực:
0 s s
s sh.b.R
A.R
Tình toản khả năng chịu lực cho các đoạn và ghi kết quả ở bảng:
Đoạn (mm As 2 ) M
(Nmm)
Chịu momen
B (mm)
8 1005.3 0.036613 0.981693 98263304.24 Dương 1880 355.6 98.2633
11 508.9 0.017813 0.991094 52252475.47 Dương 1880 370 52.25248
12 763.4 0.026721 0.986639 78031581.41 Dương 1880 370 78.03158
Trang 16Bảng 4.3 Khả năng chịu lực của vật liệu.
Từ các kết quả tính toán ta vẽ được biểu đồ bao vật liệu dựa vào đó ta cắt, uốn thép
Kết quả hiển thị trong hình
Hình 4.9 Biểu đồ bao vật liệu và cách bố trí thép dọc trong ½ phụ
9 Tính toán cốt đai.
* Tại gối B có QBT Max = 117.8 KN
* Tính toán cốt đai.(Tính cho QMax)
- Kiểm tra độ bền trên các dãi nghiêng:
Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: Đai 2 nhánh 6, bước đai s=150 mm, tiết diện ngang cắt qua 1 lớp cốt đai
Kiểm tra độ bến theo công thức: Q0.3wl.bl..Rb.b.h0
Trong đó:
778.727000
210000E
Eb
00188667
0150
*200
3.28
*2bs
f
nbs
Asw sw
Trang 170733 1 00188667
0
* 778 7
* 5 1 5 1
885 0 5 11
* 01 0 1 R
* Tính khoảng cách giữa các côt đai
Chọn đai 2 nhánh 8 có fsw = 50.3 mm2
Khoảng cách đai tính toán:
mm 232 326
232 min 200
* 0 175
* 50
* 67 6 117800 357
* 200
* 0 175
* 50
* 16 min b.
R
R 67
.6
Q bh R R
2
2 bt sw sw
357
*200
*9.0)01(5.1Q
bh.R)1
(
S
2 2
0 bt n 4
Khoảng cách đai cấu tạo:
- Vùng gần gối tựa: h = 400 < 450
Sct <= 150 mm
mm 150
200 2
400 2
300 4
400
* 4
h
Chọn thép đai thiết kế như sau:
Vùng gần gối tựa 1/4l: chọn s = 150 mm
Vùng giữa dầm chọn s = 250 mm
Trang 18CHƯƠNG V
TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH
Tính toán như dầm liên tục 3 nhịp, 2 đầu kê lên tường
Lấy chiều dài các nhịp bằng nhau và bằng khoảng cách 2 cột kế tiếp cho dể tính toán
1 Sơ đồ tính.
Hình 5.1 Sơ đồ hình học và sơ đồ tính dầm chính
2 Tải trọng tác dụng.
- Bản làm việc một phương nên xem bản truyền toàn bộ tại trọng cho dầm phụ Dầm phụ truyền vào dầm chính các tải trọng tập trung G1, P
Tĩnh tải G1 = gd.l2 = 11.0416*5.83 = 64.372 KN
Hoạt tải P = pd.l2 = 25.44*5.83 = 148.31 KN (Chọn P = 150 KN)
- Trọng lượng bản thân dầm chính phân bố đều (g0), ta đưa về tải trọng tập trung G0, vị trí đặt lực cùng vị trí với G1, P cho dể tính toán
Tính g0 phân bố đểu
h h n 0.3*0.6 0.1*25*1.1 4.125KN/m
b
G0 = g0.l1 = 4.125*2.65 = 10.931 KN
Tĩnh tải tập trung: G = G1 + G0 = 64.372 +10.931 = 75 KN
- Sơ đồ tải trọng
Trang 19P = 150 KN G = 75 KNHình 5.2 Sơ đồ tải trọng dầm chính.
3 Tính nội lực dầm chính.
- Tính dầm theo sơ đồ đàn hồi, tải trọng tập trung
- Dựa vào Phụ lục 12B lập bảng số liệu với sơ đồ
Hình 5.3Bảng tra hệ số và kết quả tính toán
Bảng 5.2 Giá trị biểu đồ bao lực cắt
Từ các số liệu và dựa vào tính chất đối xứng ta vẽ được biểu đồ bao nội lực dầm chính
Trang 20Hình 5.4 Biểu đồ bao nội lực dầm chính.
4 Tính toán cốt thép dọc dầm chính.
a) Tính với momen âm tại gối B và C: M = 198.7 KN
Mặt cắt tính toán bxh = 0.3x0.6 mGiả thiết ao = 50 mm
H0 = h-a = 600-50 = 550 cm
429.00.19
55.0
*3.0
*11500
7.198h
.b.R
M
R 2
2 0 b
213 0 19 0
* 2 1 1 2 1
2 S
b
280000
55.0
*3.0
*11500
*213.0R
h.b.R
*3.0
001444
0h.b
Ao
S
RR
Vì Rnên max
Trang 21b) Tính với momen dương.
- Mặt cắt tính toán chữ (T)
m 5 3
0 3 5
m 883
0 3
5 6 l
1.055.0(1.0
*5.1
*11500)
2
hh(h.b.R
o
' f
' f'
Tất cả các momen trên dầm đều nhỏ hơn Mc
Kết luận trục trung hòa đi qua cánh
Tính toán như tiết diện chữ nhật có kích thước (bf’.h)=(1500x600) mm
* Tính cốt thép cho momen dương nhịp biên.
M = 238.5 KNGiả thiết ao = 50 mm
H0 = h-a = 600-50 = 550 cm
429.00.0457
55.0
*5.111500
5.238h
.b.R
M
R 2
2 0 b
0468 0 457 0
* 2 1 1 2 1
2 S
b
280000
55.0
*5.1
*11500
*0468.0R
h.b.R
*5.1
001583
0h.b
Ao
S
RR
Vì Rnên max
* Tính cốt thép cho momen dương nhịp giữa.
M = 178.8 KNGiả thiết ao = 50 mm
H0 = h-a = 600-50 = 550 cm
429.00.0342
55.0
*5.111500
8.178h
.b.R
M
R 2
2 0 b
0348 0 0342 0
* 2 1 1 2 1
Trang 222 S
b
280000
55.0
*5.1
*11500
*0348.0R
h.b.R
*5.1
001182
0h.b
Ao
b max
S
RR
Vì Rnên max
Vị trí DT cốt thép
(cm 2 )
a o
(mm)
Gối 14.44132 50Giữa dầm biên 15.8581 50Giữa dầm giữa 11.81643 50Bảng 5.3 Kết quả tính toán cốt thép dầm chính
5 Chọn và bố trí thép dọc trong dầm chính.
283 6
=49 < a0 = 50-10 h = 600-39 = 561 mm
-11 Khoảng thông thủy: = (300-4*16)/3 = 78.66 ok
Hình 5.5 Bố trí thép mặt cắt tại gối dầm chính
Tại dầm biên.
283 6
=48 < a0 = 50Khoảng thông thủy: = (300-4*18)/3 = 76 ok
Trang 23Hình 5.6 Bố trí thép tại mặt cắt giữa dầm biên của dầm chính
Tại dầm giữa.
021 4
=45.2 < a0 = 50Khoảng thông thủy: = (300-3*18)/3 = 82 ok
Hình 5.7 Bố trí thép tại mặt cắt giữa dầm giữa của dầm chính
6 Tính toán vẽ biểu đồ bao vật liệu và cắt, uốn thép.
a) Tính khả năng chịu lực của vật liệu.
Hình bao vật liệu là biểu đồ thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu
Công thức tính khã năng chịu lực:
0 s s
s sh.b.R
A.R
Trang 24Tình toản khả năng chịu lực cho các đoạn và ghi kết quả ở bảng:
Đoạn Cốt thép (mm2) anpha gama (Nmm) M Chiu momen b h0 KNm
6,10 508.9 0.014965 0.992518 78067063.13 Dương 1500 552 78.1 7,9 1017.9 0.029932 0.985034 154972077.9 Dương 1500 552 155
8 1646.2 0.048407 0.975796 248278353.3 Dương 1500 552 248.3 623.8 623.8 0.018251 0.990875 96019311.46 Dương 1500 554.8 96 1025.9 1025.9 0.030015 0.984993 156975707.8 Dương 1500 554.8 157
Bảng 5.4 Khả năng chịu lực của vật liệu
Từ các kết quả tính toán ta vẽ được biểu đồ bao vật liệu dựa kết quả cắt thép theo lý thuyết
Hình 5.8 Biểu đồ bao momen theo điểm cắt thép lý thuyết
b) Tính chiều dài các thanh thép dựa vào điểm cắt lý thuyết.
* Tính toán tại gối:
- As = 14.325 cm2 cắt 216 còn Ask = 10.36 cm2
- Cắt tiếp 220 còn Ask = 4.021 cm2
Trang 25Vị trí Cắt thép Hướng Quan hệ (mm) Z Hình minh họa
Gối
Cắt 216
Trái
37198
885150
795 150
88561
178
Z
Bảng 5.5 Bảng tính tọa độ điểm cắt thép lý thuyết
Chiều dài cắt thực tế bằng chiều dài tính toán lý thuyết cộng thêm 2w
Với w =(25-30) ta chọn w = 25*20 = 500 mm
c) Tính chiều dài các thanh thép sau khi cộng thêm, cắt uốn.
- Uốn các thanh thép theo cấu tạo (không cần tính toàn) như hình vẽ
Trang 26- 2 đoạn uốn nghiên bằng 450, dài 500 2=707 mm
2
5300 20
500 Z
l 2
Trang 27Hình 5.9 Biểu đồ bao vật liệu và bố trí thép dầm chính
Trang 287 Tính toán cốt đai.
* Tại gối B có QBT Max = 150 KN
* Tính toán cốt đai.(Tính cho QMax)
- Kiểm tra độ bền trên các dãi nghiêng:
Giả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu: Đai 2 nhánh 6, bước đai s=150 mm, tiết diện ngang cắt qua 1 lớp cốt đai
Kiểm tra độ bến theo công thức: Q0.3wl.bl..Rb.b.h0
Trong đó:
778.727000
210000E
Eb
0150
*300
3.28
*2bs
f
nbs
0488 1 001257
0
* 778 7
* 5 1 5 1
885 0 5 11
* 01 0 1 R
* Tính khoảng cách giữa các côt đai
Chọn đai 2 nhánh 8 có fsw = 50.3 mm2
Khoảng cách đai tính toán:
mm 326 326
530 min 200
* 0 175
* 50
* 67 6 150000 560
* 300
* 0 175
* 50
* 16 min b.
R
R 67
.
6
Q bh R R
2 2 bt sw sw
560
*300
*9.0)01(5.1Q
bh.R)1
(
S
2 2
0 bt n 4
Khoảng cách đai cấu tạo:
- Vùng gần gối tựa: h = 600 > 450
Sct <= 200 mm
mm 500
200 3
600 3
450 4
600
* 4
h
Chọn thép đai thiết kế như sau:
Vùng gần gối tựa 1/4l: chọn s = 200 mm
Vùng giữa dầm chọn s = 300 mm